CN112839401A - 天线组件和加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线组件和加热装置。天线组件包括加热天线。加热天线配置为辐射电磁波。天线组件设置于一处理空间内，并通过加热天线为放置于处理空间内的一待处理物加热。天线组件配置为能够在处理空间内朝向任意方向自由移动。加热天线可被放置于最利于待处理物接收能量的位置，由此可缩短加热时间，提高加热效率。

Description

天线组件和加热装置

技术领域

本发明涉及电磁波加热技术，特别是涉及一种天线组件和加热装置。

背景技术

传统的加热装置(例如微波炉、微烤一体机、射频炉、射频烤箱等)采用波导管、搅拌器或设置于烤箱内壁的天线等结构对食物进行加热。这种射频加热装置的加热效率较低，且待处理物容易受热不均。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种新型的天线组件。

本发明的一个进一步的目的是要提高天线组件的加热效率。

本发明的另一个进一步的目的是要增强天线组件的加热效果，实现对待处理物的精准加热。

本发明的另一方面的一个目的是要提供一种具有上述天线组件的加热装置。

本发明的另一方面的一个目的是要提高加热装置的加热效率和加热效果。

特别地，本发明提供了一种天线组件，包括加热天线，其中

所述加热天线配置为辐射电磁波；

所述天线组件设置于一处理空间内，并通过所述加热天线为放置于所述处理空间内的一待处理物加热；以及

所述天线组件配置为能够在所述处理空间内朝向任意方向自由移动。

可选地，所述天线组件配置为能够使所述加热天线被部分或全部插入至所述待处理物内部，以通过所述加热天线自所述待处理物内部向其提供热量。

可选地，所述的天线组件包括：

探针，配置为承载所述加热天线；其中，

所述探针能够至少部分地插入所述待处理物；

所述加热天线呈柱状，并配置成沿所述探针的延伸方向接入所述探针，且

在垂直于所述延伸方向的平面内，所述探针和所述加热天线的投影重叠。

可选地，所述探针具有插入端，所述加热天线靠近所述插入端设置；以及

所述插入端设置为具有易于进入所述待处理物内部的外型。

可选地，所述天线组件还包括：

温度传感器，设置于所述探针的插入端，配置为检测所述待处理物的内部温度；其中，

所述加热天线和所述温度传感器相邻设置，并且/或者

所述温度传感器为光耦温度传感器。

本发明还提供一种加热装置，包括根据上述任一项所述的天线组件，还包括：

处理腔，其内形成有所述处理空间，以放置所述待处理物；

电缆，配置为直接或间接与所述天线组件有线电连接，以为所述天线组件供电。

可选地，所述电缆外包覆有具有弹性的绝缘材料，并配置为限制所述天线组件的移动范围，所述天线组件移动时牵拉所述绝缘材料，所述电缆不受牵拉地随所述绝缘材料移动；和/或

所述电缆的一端设置有连接器，配置为与所述天线组件相连；和/或

所述电缆被橡胶包覆。

可选地，所述加热装置还包括：

加热器，配置为能够受控升温并对所述处理腔进行热辐射，以自所述待处理物的外部向其提供热量。

可选地，所述加热装置还包括：

控制模块，配置为判断所述待处理物的状态是否满足停止条件，并在所述停止条件满足时，控制所述加热天线和所述加热器同时停止向所述待处理物提供热量，其中，

所述停止条件包括所述待处理物的内部温度高于一预设的温度阈值；或

所述待处理物吸收的能量达到一预设的能量阈值，所述待处理物吸收的能量根据自所述加热天线发射出和反射回的能量计算得出。

可选地，所述加热装置为射频烤箱，所述加热天线为由金属制成的射频天线；

所述射频天线与设置于所述射频烤箱的散热风道内的射频发生模块电连接。

本发明的天线组件配置为能够在处理空间内朝向任意方向自由移动，因此基于处理空间内的待处理物的形状、尺寸等特性，天线组件可被有针对性地放置于该处理空间内的任意位置处。进而，对于任一特定的待处理物而言，加热天线均可被放置于最利于该待处理物接收能量的位置，进而可缩短加热时间，提高加热效率。

进一步地，本发明天线组件中的加热天线可整体上全部位于待处理物的内部，因此加热天线可由待处理物的大致中心位置自内向外加热待处理物，实现对待处理物的精准加热。此外，天线组件可使得与待处理物的中心相距同一距离的多个位置均能够同步均匀加热，由此提高待处理物的受热均匀度。

更进一步地，本发明的加热装置通过自内向外加热待处理物的加热天线和自外向内加热待处理物的加热器，可均匀地同时对待处理物的内部和外部进行加热处理，可实现食物内外同时成熟并且能够加快食物加热速度。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的天线组件用于加热装置的示意性结构图；

图2是图1所示射频加热装置的天线组件的示意性局部放大视图；

图3是根据本发明一个实施例的加热装置的示意性原理结构框图。

具体实施方式

本发明第一方面提供了一种天线组件100，其包括加热天线101。加热天线101配置为辐射电磁波。具体地，参见图1，天线组件100设置于一处理空间110内，并通过加热天线101为放置于处理空间110内的一待处理物加热。特别地，天线组件100配置为能够在处理空间110内朝向任意方向自由移动。

也即是，基于处理空间110内的待处理物的形状、尺寸等特性，天线组件100可被有针对性地放置于该处理空间110内的任意位置处。由此，对于任一特定的待处理物而言，加热天线101均可被放置于最利于该待处理物接收能量的位置，进而可缩短加热时间，提高加热效率。

在一些实施例中，天线组件100进一步配置为能够使加热天线101被部分或全部插入至待处理物内部，以通过加热天线101自待处理物内部向其提供热量。也即是，加热天线101可部分地或整体上全部位于待处理物的内部。优选地，加热天线101可整体上全部位于待处理物的大致中心位置，以由待处理物的大致中心位置自内向外加热待处理物，由此使得与待处理物的中心相距同一距离的多个位置均能够同步均匀加热，由此提高待处理物的受热均匀度。

在一些实施例中，参加图2，天线组件100还包括探针102。探针102配置为承载加热天线101，且能够至少部分地插入待处理物。进一步地，加热天线101可呈柱状，并配置成沿探针102的延伸方向接入探针102。在垂直于延伸方向的平面内，探针102和加热天线101的投影重叠。也即是，加热天线101可在视觉上构成探针102的一部分，且二者的粗细一致，以便于探针102和射频天线101’的插入和取出，以及使天线组件100更为美观。

在一些实施例中，加热天线101还可具有壳体，加热天线101通过该壳体在视觉上构成探针102的一部分，由此通过壳体对加热天线101进行保护。

在一些实施例中，探针102可具有插入端102a，加热天线101靠近插入端102a设置。插入端102a设置为具有易于进入待处理物内部的外型。具体地，插入端102a可具有相比于探针102的其他部分更易于进入待处理物的外型。也即是，探针102的插入端102a可以为尖端，便于用户将承载加热天线101的探针102插入至待处理物中。探针102自其尖端后侧向另一端粗细均匀地进行延伸，能够在其插入待处理物时，尽可能地避免对待处理物的外形产生较大影响，避免待处理物(例如肉类、烘培面点类等)在加热过程中的水分流失。此外，还可避免承载于探针102上且在外形上构成其一部分的加热天线101在插入取出待处理物的过程中受损。进一步地，加热天线101靠近插入端102a设置可尽量减少当加热天线101位于待处理物中部时探针102的插入量，由此进一步避免对待处理物的外形的改变且便于探针102的取出。

在一些实施例中，天线组件100还包括温度传感器103，其设置于探针102的插入端102a，配置为检测待处理物的内部温度。加热天线101和温度传感器103可相邻设置。相邻设置是指加热天线101和温度传感器103之间除了必要的结构或装置外，不额外设置仅用于增大两者之间相距间隔的结构(例如，插入一小段探针102)。也即是，温度传感器103和加热天线101倾向于相互靠近设置，以使温度传感器103能够通过直接接触待处理物的中心获取最精准的待处理物中心的温度。

在本发明之前，用于检测待处理物的温度传感器103一般会远离加热天线101设置。这是因为加热天线101在为待处理物提供能量时本身也会产生一定热量，受到温度传感器103会被加热天线101的温度影响的思想桎梏的影响，本领域技术人员会选择使二者远离设置的技术方案。本发明的发明人创造性地认识到可以将温度传感器103设置于探针102的尖端，该尖端可直接嵌入并被待处理物包裹，由此温度传感器103被待处理物“包围隔离”，进而避免加热天线101的热量通过空气介质传导至温度传感器103并对其检测精度产生不利影响。此外，承载于探针102上的加热天线101同样被待处理物的另一不同接触位置包裹，由此使得待处理物可与加热天线101也进行热交换，降低该温度直接影响温度传感器103的检测精度的可能。可选地，温度传感器103可以为光耦温度传感器103。

本发明的第二方面还提供一种加热装置11。该加热装置11可以为射频烤箱等射频加热装置11。参见图1，射频加热装置11一般性地可包括处理腔和前述任一实施例中的天线组件100中的加热天线101。加热天线101可以为用于发射射频波(属于电磁波)的射频天线101’。可以理解地，本文中提到的射频天线101’属于加热天线101的一种，其可发射频率范围为300kHz至300GHz之间的电磁波。

处理腔内可形成有处理空间110，用于放置待处理物(例如待烤制的食物等)。射频天线101’可配置为向处理腔内提供用于处理待处理物的能量。进一步地，射频天线101’能够依托于天线组件100在处理腔的内部自由移动。

具体地，加热装置11还可包括电缆400，配置为直接或间接与天线组件100有线电连接，以为所述天线组件100供电。电缆400可具有为加热天线101供电的分支和为温度传感器103供电的分支。

如前所述，射频加热装置11可以为射频烤箱等，其具有最外部的外壳和位于外壳内部的内壳，外壳和内壳之间可设置有保温材料。处理腔可由内壳形成或位于内壳内部。

处理腔内可设置有在其内部能够自由移动的射频天线101’，用户可根据待处理的形状、尺寸等特性选择射频天线101’的放置位置。由此，对于任一待处理物而言，射频天线101’均可被放置于最利于其接收能量的位置，进而可缩短加热时间。

在一些实施例中，射频天线101’配置为能够被全部插入至待处理物内部，以自待处理物内部向其提供热量。也即是，射频天线101’的整体可完全被插入待处理物的内部，并由待处理物的大致中心位置向外加热待处理物，由此使得与待处理物的中心相距同一距离的多个位置均能够被同步均匀加热，进一步缩短加热时间且提高待处理物的受热均匀度。

在一些实施例中，射频加热装置11还包括探针102。探针102可配置为射频天线101’的载体，也即是探针102可至少部分地插入待处理物，以使其上承载的射频天线101’完全插入待处理物并整体上大致位于待处理物的中心位置。

进一步地，探针102和射频天线101’沿探针102的延伸方向连接，并且在垂直于延伸方向的平面内，探针102和射频天线101’的投影重叠。也即是，射频天线101’可在视觉上构成探针102的一部分，且二者的粗细一致，以便于探针102和射频天线101’的插入和取出，以及使探针102和射频天线101’更为美观。

具体地，继续参见图2，探针102可具有作为自由端的插入端102a和与插入端102a对应的连接端102b。自由端具有相比于连接端102b更易于进入待处理物的外型。也即是，探针102的自由端可以为尖端，便于用户将射频天线101’插入至待处理物中。探针102自其尖端后侧向连接端102b粗细均匀地进行延伸，能够在其插入待处理物时，尽可能地避免对待处理物的外形产生较大影响，避免待处理物(例如肉类、烘培面点类等)在加热过程中的水分流失。此外，还可避免承载于探针102上且在外形上构成其一部分的射频天线101’在插入取出待处理物的过程中受损。

在一些实施例中，射频天线101’可以为发射天线，处理腔内还可设置有接收天线。在另一些实施例中，处理腔的壳体可以配置为接地，以作为接收天线使用。

在一些实施例中，射频加热装置11还包括温度传感器103，其设置于射频天线101’的自由端，配置为检测待处理物的内部温度。温度传感器103也可在外观上成为探针102的一部分，温度传感器103可安装依附于探针102，也可被制造成尖端形状并作为探针102的自由端。由此，探针102上同时承载射频天线101’和温度传感器103，可实时地检测待处理物的内部中心位置的温度及温度变化，便于用户得知待处理物的加热状态。

进一步地，射频天线101’位于探针102的连接端102b和温度传感器103之间。在一些实施例中，射频天线101’和温度传感器103直接相连或如前文所述地相邻设置。也即是，温度传感器103和射频天线101’相互靠近设置，以使温度传感器103能够通过直接接触待处理物的中心获取最精准的待处理物中心的温度。

在本发明之前，类似射频烤箱等加热装置11的用于检测待处理物的温度传感器103一般会远离射频天线101’设置。这是因为射频天线101’在为待处理物提供能量时本身也会产生一定热量，受到温度传感器103会被射频天线101’的温度影响的思想桎梏的影响，本领域技术人员会选择使二者远离设置的技术方案。本发明的发明人创造性地认识到可以将温度传感器103设置于探针102的尖端，该尖端可直接嵌入并被待处理物包裹，由此温度传感器103被待处理物“包围隔离”，进而避免温度传感器103的检测精度受到不利影响。此外，承载于探针102上的射频天线101’被同样并待处理物的不同接触位置包裹，由此使得待处理物可与射频天线101’也进行热交换，降低该温度直接影响温度传感器103的检测精度。

如前所述，在一些实施例中，射频加热装置11还包括电缆400。电缆400配置为直接或间接地与射频天线101’有线电连接，以为射频天线101’供电，以及为连接射频天线101’与射频发生模块700。射频天线101’由电缆400连接在烤箱上，由此避免掉落遗失。

进一步地，电缆400外可包覆有具有弹性的绝缘材料401，并配置为限制天线组件100及其内的射频天线101’的移动范围，天线组件100移动时牵拉绝缘材料401，电缆400不受牵拉地随绝缘材料401移动。通过将电缆400包覆于具有较大弹性的绝缘材料401内，探针102在被移动的过程中不会对电缆400产生牵拉的作用力，避免射频天线101’的电连线受损。在一些实施例中，绝缘材料401可以为橡胶。

在一些实施例中，电缆400的一端可设置有连接器402，电缆400通过连接器402(或电缆400的至少部分容置于连接器402内)与承载射频天线101’的探针102相连。也即是，连接器402被配置为与天线组件100相连。连接器402可进一步被配置为具有易于把握的外形，以便于用户移动探针102。

在一些实施例中，射频加热装置11还包括加热器902，配置为能够受控升温并对处理腔进行热辐射，以自待处理物的外部向其提供热量。也即是，处理腔内还可设置有加热器902。加热器902可以为多根加热管，多根加热管还可分为多组设置于处理腔内的不同位置，并同时或分别工作以烤制待处理物的外表面，以由外向内地加热待处理物。

本发明的射频加热装置11通过自内向外加热待处理物的射频天线101’和自外向内加热待处理物的加热器902，可均匀地同时对待处理物的内部和外部进行加热处理，可实现食物内外同时成熟并且能够加快食物加热速度。

在一些实施例中，参见图3，射频加热装置11还包括控制模块900，配置为判断待处理物的状态是否满足停止条件，并在停止条件被满足时，控制射频天线101’和加热器902同时停止向待处理提供热量。由此，在保证食物加热效果的前提下，减少用户等待待处理物的处理时间，且简化加热装置11的加热控制。

在另一些实施例中，控制模块900还可根据不同的控制条件，控制射频天线101’或加热器902分别开始或停止向待处理提供热量。例如，当用户希望待处理物的外表面被额外加热上色时，可选择相应功能，以通过控制模块900使加热器902提前启动和/或延时关闭。

在一些实施例中，停止条件包括待处理物的内部温度高于一预设的温度阈值。也即是，控制模块900可接收温度传感器103检测的待处理物的内部温度，并依据此温度判断待处理物的加热程度。

在一些实施例中，停止条件还可包括待处理物吸收的能量达到一预设的能量阈值。具体地，待处理物吸收的能量可根据自射频天线101’(加热天线101)发射出和反射回的能量计算得出。具体的计算方式为本领域技术人员容易习得的，在此不做赘述。

在一些更为具体的实施例中，射频加热装置11可以为射频烤箱，加热天线101为由金属制成的射频天线101’，并与包覆有橡胶的电缆400的一端通过探针102有线电连接。探针102的尖端设置有光耦温度传感器103，以检测待处理物的内部温度。

射频天线101’与设置于射频烤箱的散热风道800内的射频发生模块700电连接。也即是，电缆400的另一端可与烤箱的射频发生模块700电连接，射频发生模块700可设置于烤箱的散热风道800内。散热风道800内还可设置有风扇801以提高散热效率。

射频发生模块700发出的射频信号经由功放模块701放大后到达射频天线101’，射频天线101’根据射频信号产生相应的射频波，并向待处理物提供能量。射频发生模块700可配备有电源模块703，其受控制模块900控制为射频发生模块700和功放模块701选择性地供电。

可选地，射频烤箱还包括控制面板901以接收用户指令和/或显示待处理物处理条件及处理进程。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种天线组件，包括加热天线，其中

所述加热天线配置为辐射电磁波；

所述天线组件设置于一处理空间内，并通过所述加热天线为放置于所述处理空间内的一待处理物加热；以及

所述天线组件配置为能够在所述处理空间内朝向任意方向自由移动。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其中

所述天线组件配置为能够使所述加热天线被部分或全部插入至所述待处理物内部，以通过所述加热天线自所述待处理物内部向其提供热量。

3.根据权利要求2所述的天线组件，包括：

探针，配置为承载所述加热天线；其中，

所述探针能够至少部分地插入所述待处理物；

所述加热天线呈柱状，并配置成沿所述探针的延伸方向接入所述探针，且

在垂直于所述延伸方向的平面内，所述探针和所述加热天线的投影重叠。

4.根据权利要求3所述的天线组件，其中

所述探针具有插入端，所述加热天线靠近所述插入端设置；以及

所述插入端设置为具有易于进入所述待处理物内部的外型。

5.根据权利要求3所述的天线组件，还包括：

温度传感器，设置于所述探针的插入端，配置为检测所述待处理物的内部温度；其中，

所述加热天线和所述温度传感器相邻设置，并且/或者

所述温度传感器为光耦温度传感器。

6.一种加热装置，包括根据权利要求1至5任一项所述的天线组件，还包括：

处理腔，其内形成有所述处理空间，以放置所述待处理物；

电缆，配置为直接或间接与所述天线组件有线电连接，以为所述天线组件供电。

7.根据权利要求6所述的加热装置，其中，

所述电缆外包覆有具有弹性的绝缘材料，并配置为限制所述天线组件的移动范围，所述天线组件移动时牵拉所述绝缘材料，所述电缆不受牵拉地随所述绝缘材料移动；和/或

所述电缆的一端设置有连接器，配置为与所述天线组件相连；和/或

所述电缆被橡胶包覆。

8.根据权利要求6所述的加热装置，还包括：

加热器，配置为能够受控升温并对所述处理腔进行热辐射，以自所述待处理物的外部向其提供热量。

9.根据权利要求6所述的加热装置，还包括：

控制模块，配置为判断所述待处理物的状态是否满足停止条件，并在所述停止条件满足时，控制所述加热天线和所述加热器同时停止向所述待处理物提供热量，其中，

所述停止条件包括所述待处理物的内部温度高于一预设的温度阈值；或

所述待处理物吸收的能量达到一预设的能量阈值，所述待处理物吸收的能量根据自所述加热天线发射出和反射回的能量计算得出。

10.根据权利要求6所述的加热装置，其中

所述加热装置为射频烤箱，所述加热天线为由金属制成的射频天线；

所述射频天线与设置于所述射频烤箱的散热风道内的射频发生模块电连接。

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